[发明专利]具有LED照明组件的显微镜

说明书

一种显微镜系统，所述系统包括：多通道LED照明阵列，其包括一个或多个光学重定向节点，所述光学重定向节点包括前面、后面、顶面、底面和两个侧面；一个或多个发光二极管，每个发光二极管被定位成面向所述一个或多个光学重定向节点中的一个的所述前面、后面、顶面或底面中的一个；以及一个或多个准直透镜，每个准直透镜被定位于所述一个或多个发光二极管中的一个和所述一个或多个光学重定向节点中的一个之间；以及显微镜组件，其包括物镜、一个或多个放大透镜、光学路径和试样台。

技术领域

本发明大体上涉及一种显微和分光光度系统，且更确切地说涉及荧光成像系统。

背景技术

荧光显微法能够研究可以其天然形式发荧光(被称为固有或自发荧光)或者在用能够发荧光的化学物质处理时发荧光(被称为次生荧光)的材料。荧光显微镜和荧光显微法通常被认为是细胞生物学中的重要工具。

在用一定波长的光照亮样品的情况下会发生荧光现象，由样品产生的荧光通常具有比激发光更长的波长，此现象被称为斯托克斯位移(Stokes shift)(或光致发光)。光谱的UV部分中的较短波长光往往会具有比较长波长的红外光更多的光子能量(当考虑光的粒子性质时)。举例来说，当样品由紫外辐射(紫色)照亮时，它可被特定原子中的电子吸收，从而将电子激发并升高到较高能级。随后，被激发的电子松弛到较低能级，这一转变致使可见光区中呈较低能量(红色)光的形式的能量被释放。

如果在中止曝露于激发能(光)之后光的发射持续时间通常都达到几秒，则此现象被称为磷光。荧光是在激发光吸收期间发生的光发射。激发光的吸收和荧光中的再辐射光的发射之间的时间间隔通常是有限的，但持续时间非常短，通常小于百万分之一秒。

因此，荧光显微法包含能够选择激发波长的照明设备，以及用于对由材料发荧光的发射波长进行成像和记录的设备。因此，在荧光显微法中改进且有效地提供照明以及图像捕获的装置将是有用的。

发明内容

下文呈现本公开的简化概述以便向读者提供基本理解。此概述不是本公开的详尽概览，且其不认定本发明的关键/重要要素也不划定本发明的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文中所公开的一些概念作为随后呈现的更详细描述的序言。

本发明大体上涉及一种显微和分光光度系统，且更确切地说涉及一种荧光成像系统。在以下描述中和图式中陈述本发明的特定示例的特定细节以提供对这些示例的透彻理解。本发明可具有额外示例，可在无针对任何特定所描述示例描述的细节中的一个或多个的情况下实践，或针对一个特定示例描述的任何细节可用针对另一示例描述的任何其它细节来实践。

一种具有LED照明组件的显微镜可实施于具有LED仓模块光源的示例性立体荧光显微镜中。本发明包含一种具有LED照明组件的显微镜，其显著减少了光强度损失，使LED能够轻易地改变(并因此使所施加光的波长能够轻易地改变)，并且改进了光强度的均一性。

在该装置的示例中，各自投射不同波长的光(但它们也可以视需要为相同波长)的一组三个LED组件布置于立方光学棱镜周围。该光学棱镜被设计成使来自光学棱镜的左或右面的趋近射束弯曲九十(90)度以从前面离开。从光学棱镜后面入射的射束无偏转地离开前面。一个LED组件定位成面向左面，一个LED组件面向右面，且一个LED组件面向后面。每一LED组件具有安置于其LED和立方光学棱镜之间的准直透镜，用于将入射光束转换为柱状。来自面向左面的LED的准直射束进入到立方光学棱镜中且转向以从前面离开，来自面向右面的LED的准直射束进入到立方光学棱镜中且转向以从前面离开，且来自面向后面的LED的准直射束通过立方光学棱镜从前面离开。因此，来自所有三个LED的光通过几乎相同的光学路径到达物镜。相应地，LED可具有类似尺寸，因为它们通常都遭遇类似的系统损失。在此示例中，立方光学棱镜使从中通过的光减少50％，但结果是每一LED的光有50％通过该晶体。